同步：深入探索协同与安全

2023-11-20 18:54:21

在软件开发的世界中，并发编程是一种重要的技术，它允许程序同时执行多个任务，从而提高效率。然而，并发编程也带来了许多挑战，其中之一就是如何确保多个线程在访问共享资源时不会发生冲突。

Java中提供了synchronized来帮助我们解决这个问题。Synchronized可以用于修饰方法或代码块，表示在同一时刻只能有一个线程执行该方法或代码块。这可以防止多个线程同时访问共享资源，从而避免冲突的发生。

使用Synchronized

使用Synchronized非常简单，我们只需要在需要同步访问的代码前加上synchronized关键字即可。例如：

public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }
}

上面的代码中，increment()方法被synchronized关键字修饰，表示在同一时刻只能有一个线程执行increment()方法。这可以确保多个线程不会同时对count变量进行操作，从而避免冲突的发生。

Synchronized的原理

Synchronized是如何实现同步的呢？其实，Synchronized的实现原理非常简单，它使用了一个叫做监视器（Monitor）的对象来控制对共享资源的访问。每个对象都有一个监视器，当一个线程想要访问对象的共享资源时，它必须首先获得该对象的监视器。如果该对象的监视器已经被其他线程持有，那么当前线程必须等待，直到该对象的监视器被释放。

当一个线程获得对象的监视器后，它就可以访问对象的共享资源了。在访问共享资源期间，其他线程无法访问该对象的共享资源。当一个线程访问完共享资源后，它会释放该对象的监视器，以便其他线程可以访问该对象的共享资源。

锁升级

在Java中，Synchronized还可以进行锁升级。锁升级是指在某些情况下，Synchronized会将对象锁升级为更高级别的锁。这样做的目的是为了提高性能。

锁升级有两种方式：

偏向锁升级：当一个线程连续多次访问同一个对象的共享资源时，Java虚拟机（JVM）会将对象的锁升级为偏向锁。偏向锁只允许一个线程访问对象的共享资源，其他线程无法访问对象的共享资源。这可以提高性能，因为偏向锁的开销比对象锁要小。
轻量级锁升级：当多个线程同时访问同一个对象的共享资源时，Java虚拟机（JVM）会将对象的锁升级为轻量级锁。轻量级锁只允许一个线程访问对象的共享资源，其他线程无法访问对象的共享资源。这可以提高性能，因为轻量级锁的开销比对象锁要小。